Como satélites se tornaram uma solução para agricultores lidarem com o clima

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Bloomberg — Colher é uma das decisões mais cruciais que um produtor de uvas pode tomar. Se for cedo demais, o resultado é amargo. Se for tarde demais, é excessivamente doce. É um equilíbrio delicado - um equilíbrio que está cada vez mais sendo afetado pela crise climática.

Na França, o aquecimento global tem causado estragos nessa equação antiga há algum tempo. Regiões de cultivo de vinho em todo o país têm visto temporadas encurtadas - a data da colheita na denominação Châteauneuf-de-Pape, uma das mais valorizadas, avançou quase três semanas desde 1960.

Ao mesmo tempo, doenças de plantas estão aparecendo em regiões que nunca as viram antes, padrões de chuva estão mudando e o calor que ajudou a acelerar a colheita em alguns lugares agora está secando as videiras em outros.

Para se adaptar, os métodos antigos estão cada vez mais sendo substituídos por novos. Nesse caso, dados granulares destinados a rastrear o progresso e a saúde das vinhas em um ambiente de rápido aquecimento. A tecnologia de satélite, segundo startups como Ticinum Aerospace e TerraNIS, está sendo usada por viticultores para colher as uvas certas no momento certo.

“Às vezes, os produtores não coletam dados sobre as uvas, ou o fazem, mas não são armazenados de maneira fácil, ou não sabem de quais parcelas coletaram amostras”, disse Daniele De Vecchi, gerente de projeto da Ticinum Aerospace para a Saturnalia, uma plataforma de dados para avaliar as colheitas de viticultores.

“Agora, a indústria do vinho pode tomar decisões com base em dados. Não é tão romântico, mas acho que é a única maneira de avançar.”

Marc Tondriaux acrescentou que mais produtores franceses aderem às tecnologias. Ele é presidente e fundador da TerraNIS, uma empresa que fornece dados agrícolas com base em imagens de satélite e drones. “Há apenas dez anos, os principais clientes para essas aplicações estavam principalmente em Bordeaux”, disse Tondriaux. “Agora estamos vendo mais nas regiões do sul.”

Mas, embora essa tecnologia já esteja sendo usada para a produção de vinho, em breve ela pode desempenhar um papel mais crítico em ajudar a adaptar a agricultura em geral.

Depois de décadas de progresso, o número de pessoas que sofrem de desnutrição começou a se mover na direção errada. O aquecimento global, as interrupções nas cadeias de suprimentos relacionadas ao clima extremo e até mesmo a diminuição de nutrientes devido ao dióxido de carbono atmosférico adicional estão impulsionando uma crise global de alimentos. Essas tendências são particularmente graves em áreas mais suscetíveis ao calor que mata as colheitas, com muitos países à beira da fome.

Em dez regiões mais críticas de clima, da Guatemala ao Afeganistão, a fome aguda mais do que dobrou em seis anos, de acordo com a instituição britânica Oxfam. Mas a tecnologia avançada de sensores de satélite pode desempenhar um grande papel em retardar esse processo.

Especialistas imaginam um futuro em que os agricultores possam gerenciar campos com base principalmente em dados de observação da Terra, gratuitos na maioria das vezes, sobre doenças das culturas, infestações de pragas, necessidades de nutrientes, estresse hídrico, momento ideal de colheita e avaliação de qualidade.

Tondriaux disse que combinar recomendações baseadas em dados orbitais ou de drones com maquinário agrícola controlado por GPS poderia transformar a agricultura. No processo, isso pode evitar o pior que o aquecimento global reserva para os agricultores. E como bônus, essa tecnologia tem o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa do setor agrícola em 13%, de acordo com um relatório de abril do Fórum Econômico Mundial.

O relatório prevê que o mercado de dados de satélite na agricultura quase dobrará até 2030, atingindo quase US$ 1 bilhão. Ele calcula o valor da prevenção da perda de colheitas usando satélites para detectar pragas e patógenos em US$ 400 milhões e prevê uma redução de quase 10% no uso de água por meio de insights obtidos no espaço.

A tecnologia dos satélites tem sido usada há muito tempo para ajudar governos e mercados futuros a fazer avaliações em escala, como o tamanho de uma safra de milho nos EUA ou trigo na Ucrânia. Mas a tecnologia mais recente tem a capacidade de ajudar os agricultores individuais a medir e expandir seu próprio potencial de rendimento.

Satélites da NASA, da Agência Espacial Europeia e de empresas privadas como a Planet, com sede em São Francisco, fornecem imagens terrestres de uma variedade de bandas do espectro eletromagnético.

Tecnologia por satélite

Quando a luz solar atinge a superfície do planeta, certos comprimentos de onda são refletidos com base no material que a luz atinge e em seu estado físico. A clorofila, que as plantas usam para fazer sua comida, absorve muita luz visível, enquanto a estrutura celular de uma folha reflete comprimentos de onda no infravermelho próximo (NIR).

Sensores e câmeras medem a intensidade das ondas refletidas da Terra. Altos níveis de luz NIR refletida, combinados com baixa refletividade na faixa visível, indicam vegetação densa, como florestas ou culturas saudáveis. Pouca diferença na refletividade das duas bandas espectrais indicaria vegetação esparsa, como deserto ou solo nu.

As nuances dessas relações provaram ser indicadores confiáveis dos níveis de nitrogênio, um nutriente vegetal chave, bem como da biomassa vegetal, da área foliar e do conteúdo de clorofila - todos conectados ao teor de água no solo.

O Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), uma das medidas baseadas em satélite mais comumente usadas na agricultura, é a medida deles. Cientistas da TerraNIS e da Ecole d’Ingénieurs de PURPAN, um instituto de pesquisa em Toulouse, na França, apoiaram a precisão dos dados, mostrando uma forte correlação entre os níveis de nitrogênio retirados de amostras de folhas e as análises derivadas de imagens de satélite.

Com cada pixel de uma imagem representando uma área tão pequena quanto meio metro quadrado, esses dados de satélite podem ser sobrepostos em um mapa de um campo, permitindo a aplicação de fertilizantes apenas onde necessário.

Um baixo NDVI à medida que uma cultura se aproxima do momento da colheita, por exemplo, indicaria a necessidade de fertilizante de nitrogênio.

“Nós tratamos campos de cultivo como se todo o solo fosse exatamente o mesmo, quando sabemos com certeza que isso não é verdade”, disse Misty Tucker, diretora da indústria agrícola da Planet. “Os dados de satélite nos ajudam a administrar nossos campos em um nível muito mais granular.”

Se essa tecnologia se tornar amplamente disponível, os recursos economizados, as emissões evitadas e as colheitas preservadas diante de um cenário de mudanças climáticas podem ter um impacto significativo tanto na luta para desacelerar o aquecimento global quanto na proteção do suprimento de alimentos.

Os formuladores de políticas começam a enxergar a luz. A União Europeia está mudando sua Política Agrícola Comum com o monitoramento por satélite em mente para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, o uso de fertilizantes e estudar as chamadas zonas mortas oceânicas.

Nos EUA, a Lei de Conectividade de Satélite de Agricultura de Precisão obriga a Comissão Federal de Comunicações a considerar se mudanças nas regras de comunicação por satélite podem ajudar a agricultura de precisão e a desenvolver recomendações para o Congresso, se for o caso. Ela foi aprovada pela Câmara em abril.

Os instrumentos de observação da Terra da NASA já ajudam “a fornecer previsões globais e locais de disponibilidade de água, saúde das culturas e taxas de produção”, disse Karen St. Germain, diretora de ciências da Terra da NASA. Seu instrumento planejado SBG pode avançar ainda mais o processo.

Enquanto isso, os satélites Sentinel da ESA têm uma combinação de resolução espacial e temporal, juntamente com uma extensão de banda ampla que se mostrou particularmente útil para fornecedores de dados de satélite para a indústria agrícola.

“A cultura está sempre mudando”, disse Sara Antognelli, gerente de pesquisa e desenvolvimento da Agricolus, uma empresa italiana de dados de satélite que disse que pode trabalhar com 140 culturas, de uvas a grãos. “Portanto, você precisa ser rápido em detectar problemas. As diferentes bandas do Sentinel para detectar tanto a umidade do solo quanto a saúde da vegetação são muito raras.”

O estudo TerraNIS-E.I.P. descobriu que os dados gratuitamente disponíveis do Sentinel são mais precisos na avaliação do status de nitrogênio do que dados de satélite de alta resolução que cobram pela acesso. E novos instrumentos podem trazer ainda mais informações.

Limitações da tecnologia

Os satélites não podem fazer tudo, é claro. Descobertas muitas vezes precisam ser confirmadas no local, e a dependência excessiva de dados orbitais pode levar à negligência, adverte José Manuel Amigo, especialista em imagem hiperespectral e análises químicas na Fundação Basca de Ciência em Bilbao, na Espanha.

“A detecção remota é uma disciplina maravilhosa que ajuda os agricultores em muitas situações”, disse ele. Ainda assim, suposições muitas vezes estão incorporadas e limitações são ignoradas. “Tratar os dados não é fácil, e correlacionar parâmetros com problemas reais” pode ser um salto muito grande.

“Os pesquisadores esquecem que as respostas que eles dão aos agricultores devem ser seguidas por uma validação intensiva e uma explicação química sólida.”

Ainda assim, Kaitlyn Gold, professora de patologia vegetal na Universidade de Cornell, disse estar animada com o potencial de detectar doenças das culturas a tempo de fazer algo a respeito. “Um clima em mudança expandirá a faixa adequada para patógenos invasores”, disse ela, enquanto o estresse causado pelo calor e pela seca em uma planta “a deixará muito mais vulnerável a doenças oportunistas.”

Os satélites permitirão “avaliações de risco de alta qualidade que permitem uma intervenção precoce bem-sucedida”, disse Gold.

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